开关电源设计重难点问答剖析
有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈（共五则范文）
有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈（共五则范文）第一篇：有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈借鉴下NXP的这个TEA1832图纸做个说明。
分析里面的电路参数设计与优化并做到认证至量产。
在所有的元器件中尽量选择公司仓库里面的元件，和量大的元件，方便后续降成本拿价格。
贴片电阻采用0603的5%，0805的5%，1%，贴片电容容值越大价格越高，设计时需考虑。
1、输入端，FUSE选择需要考虑到I2T参数。
保险丝的分类，快断，慢断，电流，电压值，保险丝的认证是否齐全。
保险丝前的安规距离2.5mm以上。
设计时尽量放到3mm以上。
需考虑打雷击时，保险丝I2T是否有余量，会不会打挂掉。
2、这个图中可以增加个压敏电阻，一般采用14D471,也有采用561的，直径越大抗浪涌电流越大，也有增强版的10S471,14S471等，一般14D471打1KV,2KV雷击够用了，增加雷击电压就要换成MOV+GDT了。
有必要时，压敏电阻外面包个热缩套管。
3、NTC，这个图中可以增加个NTC,有的客户有限制冷启动浪涌电流不超过60A,30A，NTC的另一个目的还可以在雷击时扛部分电压，减下MOSFET的压力。
选型时注意NTC的电压，电流，温度等参数。
4、共模电感，传导与辐射很重要的一个滤波元件，共模电感有环形的高导材料5K,7K,0K,12K,15K，常用绕法有分槽绕，并绕，蝶形绕法等，还有UU型，分4个槽的ET型。
这个如果能共用老机种的最好，成本考虑，传导辐射测试完成后才能定型。
5、X电容的选择，这个需要与共模电感配合测试传导与辐射才能定容值，一般情况为功率越大X电容越大。
6、如果做认证时有输入L,N的放电时间要求，需要在X电容下放2并2串的电阻给电容放电。
7、桥堆的选择一般需要考虑桥堆能过得浪涌电流，耐压和散热，防止雷击时挂掉。
8、VCC的启动电阻，注意启动电阻的功耗，主要是耐压值，1206的一般耐压200V,0805一般耐压150V，能多留余量比较好。
反激开关电源设计的几个难点(反激开关电源设计的几个实际问题)
漏极直接耦合到输 入端
分布电流从次级通过Y电容回到初级 没有Y电容时由于两个耦合电容不一样 ，共模电流会转变成差模
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谢谢！
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IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响 （IC最小占空比）
短路电解电容 的漏极电压电 流波形。
最小占空比由 前沿消隐和关 断延迟时间组 成,如果此值太 大，将不能有 效保护MOS
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IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响
黄色为C1电压，大约为290V，由 于初级电流很大，有更多的能量冲 入C1，D-S总电压也有可能过高
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蓝色为次级电流，此值很大 如果在整流管前面短路，不 要指望会保护你的电源
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关于变压器的几个问题
1. 窗口面积
IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响 （关断延迟） 限流点
udt di = l LI B= N * Ae
设计的最大磁通密 度过高，在高压时 由于di很大，可能 引起启动或负载动 态时变压器饱和， 电感量越小时越严 重 前沿消隐
关断延迟
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D1用FR107时的D-S电压波形
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高输入电压单端反激式开关电源设计关键问题
开关管损耗能量以热量形式发送出去，将引起开关管发热。母线电压越高，UDS电压上升时间越长，上升电压值越大，发热越严重，需要给IGBT管配置更大的散热片，同时在保证能量供给条件下尽量降低开关频率。 变压器多个开关周期内的电压UDS(通道1)与电流IDS(通道3)波形。在20μs~50μs之间，缓冲电路的电容和变压器主电感发生谐振。
本文分析了高输入电压下单端反激式开关电源的设计方法与关键问题，包括器件的选择、电路参数的设定与开关变压器的设计，讨论了器件的驱动性能和散热问题，所提出的方案切实可行。并给出了详尽的实验波形，分析了开关电源工作过程中IGBT电压UDS与电流IDS的变化规律，实验波形为开关电源设计提供了很好件及布线过程中的安全耐压问题，防止距离过近造成的爬电影响，优化布线，减少电路中的分布电感和分布电容。
单端反激式开关电源不需要输出滤波电感，体积小巧，无需高压续流二极管，变压器原副边电气隔离，电路拓扑简单、成本低、性能稳定[1-3]，广泛用于小功率直流电源设计中，如工业变频驱动设备的供电电源[4]。 由于中压变频、断提高，例如1 700 V的IGBT模块应用已经非常普遍,其直流母线电压往往高于1 000 V。此时功率模块的驱动电路供电电源的方案有：(1)采用直流低电压(+15 V)，然后通过隔离DC/DC变换得到相应直流电压;(2)采用隔离变压器获得输出低压交流电(AC100 V)，再设计相应的开关电源;(3)直接对高输入直流母线电压设计开关变压器。其中最后一种设计方案电源隔离效果较好，适用于高电压场合，且无需额外连线，电路结构简单，可靠性高。但该方案所需要解决的是输入电压高的问题，其开关器件的耐压等级要求较高,同时原副边电压值差异大,导致变压器设计困难。因此，研究高直流母线电压条件下反激式开关电源的设计方法具有重要意义。 本文讨论了高直流母线条件下开关电源的设计方法，包括电路结构、器件选择和变压器设计，并提供了详细的实验波形，为反激式开关电源设计提供了参考。1 反激式开关电源主电路结构 本文采用的反激式开关电源电路系统结构,。当开关管导通时，变压器原边导通，电流线性上升，磁场储能；当开关管截止时，磁能向副边释放电能。该结构采用UC3844电源控制芯片,通过稳压芯片TL431构建电压外环,并通过采样电阻构成电流内环实现稳定电压控制。UC3844的6脚输出脉宽调制信号，驱动开关管。开关管导通时，原边电流增大，采样电阻Rs的电压逐渐升高并反馈回UC3844的3脚,当此信号大于1 V(或电压外环参考值)时将关断脉冲输出。同时,输出电压通过TL431构成反馈电压环电路，当输出电压一旦高于设定电压时,补偿电压将变为低电平反馈回UC3844的1脚，从而关断PWM输出。由于UC3844输出脉宽信号的最大占空比为50%，因此适合于设计断续模式的反激式开关电源。
开关电源设计原理分析及常见故障维修
１ 开 关 电源 电路 结构 框 图
见 图 １ 。
ＴＡ３ 、 电 耦 合 器 Ｐ ８ ７ Ｃ Ｒ Ｒ Ｉ １光 Ｃ Ｉ 、７、７、 ８构 成 比 较 短 路 ， 入 芯 片 反 馈 接 脚 Ｆ 实 现 电压 调 制 ， 到 稳 压 功 能 。 Ｂ， 达 ３３ 保 护 电路 ，输 入 端 所 接 的 熔 断 丝 ， ３ Ｃ 、 ５构 成 的 尖 峰 吸 收 －７ ． Ｒ 、２ １ ９ 电路 ， ６过 流 保 护 Ｃ ３３８ 数 字 地 与 电 源地 之 间 焊 接 陶 瓷 电 容 Ｃ ． ． ＹＩ 减少 电磁 干 扰 并 提 高 抗 静 电能 力
２［ ０ ０年
第２ ３期
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ ＮＯ ＯＧ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｌ ＹＩＦ Ｒ Ｔ Ｏ
０机械 与电子０
科技信息
开关电源设计原理分析及常见故障维修
马 心 灵
（ 山市 自来 水公 司 安徽 黄
黄山
２５ ０） ４ ０ ０
ｆ 摘 要】 开关电源的基本原理和电路结构是类似的， 针对 电路结构的几部分 ， 并使用相 应的工具进行检测， 可以很快解决各种 常见故障。 【 关键词】 整流滤波电路 ； 反馈电路 ；ＷＭ脉 冲产生 电路； Ｐ 电容 ； 电耦合器 光
任 何 电 子 设 备都 要 有 电 源 提供 电能 。 电 源 主 要 有 两 大类 型 ： 一是 ３１ 要 求 １Ｖ，Ａ输 出 的 Ｐ Ｂ板 。 择 芯 片 Ｃ ６ ２ 。 ． ０ ２ Ｃ 选 Ｒ ２ ９ 传 统 的 串 联 型 电源 ， 一 种 是开 关 电源 。 ２ 另 从 Ｏ世 纪 ７ Ｏ年 代起 ， 开关 电 ３２ 绘 制 原理 图 ， 图 ２ ． 见 。 源就 在 国 内外 的 多 种 电 器 设 备 中 应 用 ． 重 量 轻 、 积 小 、 耗 小 、 它 体 功 效 ３３ 电 路 组成 及 元 件 详 细 功 能 介 绍 ． ．． 率 高 、 内温 升 低 ， 高 了整 机 的稳 定 性 和 可靠 性 ， 机 提 而且 对 电网 的 适 应 ３３１ 交 流 输 入 及 抗 于扰 电路 ，由熔 断 丝 即 保 险 丝 与 互 感 滤 波 器 组 能力 强 。 此 ， 关 电 源 的应 用 范 围很 广 ， 因 开 从计 算 机 、 示 器 、 公 设 备 成 。 显 办 到 手 机 充 电器 ， 的 身影 无 处 不 在 。 它 ３３ ＿． 整 流 滤 波 电 路 ，桥 式 整 流 ，采 用 四只 整 流 二 极 管 Ｄ１１ 、 ３ ２ 、２Ｄ 、 ３
开关电源中的几个难点问题
开关电源中的几个难点问题张兴柱 博士（2008年10月完成）世纪电源网1问题清单01：开关电源的带宽是不是越高越好?02：为什么PFC的带宽要控制在10~20Hz?03：用UC3842~45控制的开关电源,其限流点为什么会随输入电压变化? 04：开关电源的带容性负载能力是不是越大越好?05：在峰值电流控制中,当占空比大于0.5时,为什么要加斜波补偿电路? 06：两个完全稳定的开关电源,组成系统时,为什么会产生振荡?07：MOSFET并联时为什么经常出现炸机现象?08：开关电源中的拍频现象是怎么产生的?如何克服?09：为什么开关电源中的干扰会对电源会产生致命的影响?10：为什么开关电源中的电性能,热性能和EMI性能是互相关联的?11：为什么高频功率变压器对电源的性能有非常大的影响?12：MOSFET的最大占空比应如何设计,才能获得最佳的电源性能? 13：如何才能保证大占空比下的隔离驱动电路绝对可靠?14：大占空比下电流取样电路的去磁如何实现?15：同步整流驱动对开关电源的效率是怎么影响的? 16：……………………………………..2因报告时间所限,本次只给大家介绍清单中的前面六个问题它们可归结为开关电源动态方面的难点问题3问题一：开关电源的带宽是不是越高越好?43)：开关电源带宽的高低对开关电源的影响(1)：从开关电源的稳定性看,带宽越低,电源越容易稳定： --- 对PCB布板要求降低； --- 补偿电路的抗高频干扰能力增强；--- 相位裕量增加；(2)：从开关电源的动态指标看,带宽越高,电源的动态性能越好；--- 可提高对输入低频纹波的抑制能力；--- 可提高对输出负载电流变化的抑制能力；(3)：在满足同样动态指标时,带宽高的开关电源,会有更高的功率密度和更低的成本： --- 带宽越高,其低频处的闭环音频隔离度就越小,输出端的低频率纹波就越小,在输出纹波一样时,输入端的滤波电容就越小；同样的道理在负载跳变所引起的输出电压变化一样时,输出端的滤波电容就越小；(4)：提升开关电源的带宽,对开关电源的性价比非常有利,但受许多因素牵制:--- 开发人员的水平；--- 合理的总体方案； --- PCB布板要求的提高等等．11４)：开关电源的带宽是不是越高越好？答案：是因为只有不断提高开关电源的带宽，才能保证你的开关电源产品更有竞争力，才能更好地满足客户的要求．12问题二：为什么PFC的带宽要控制在10~20Hz?13问题三：用UC3842~45控制的开关电源,其限流点为什么会随输入电压变化?204)：可见用UC3842~45控制的开关电源,其限流点会随输入电压变化，在有外部斜波补偿时，用同样的分析，也有同样的结果。
开关电源设计开发存在的问题
开关电源设计开发存在的问题开关电源设计开发存在的问题一、电磁干扰问题：在之前的几篇文章有相关介绍了，在此不重复。
二、效率与功率因数问题：开关电源的特点是轻、小、高效率、高功率密度。
开关电源的外形可以短、薄。
最近有人在研究变压器折叠式绕组，其目的是提高功率密度，实现特定要求，满足各种需要。
开关电源效率较高时，损耗就很低，只有这样的开关电源才具有高功率密度。
高效率是由多种因素决定的，最主要的因素是安全。
只有彻底掌握开关电源的理论知识，具有丰富的工作经验，对开关电源进行精心设计、认真实验，并借助于优化设计和仿真设计，才能制造出优质的、高品位的开关电源。
一般开关电源的滤波电路是由单电容和电感组成的，由此引发出开关电源功率因数低的问题，原因是只有在正弦交流电压的瞬时值高于直流电压时，电网电压才对滤波电容充电，充电时间短，充电电流是尖峰状，偏离了正弦波。
有源功率因数校正器以反激式为基本电路，采用双环控制调节占空比使电路输出电压稳定，使输入电流紧随输入电压变化，功率因数达到或接近1的水平，效果非常明显。
随着开关电源的新技术不断取得进步，现在开关电源已经取得晶闸管整流电源，作为基础电源的48V、24V直流电源给电信通信系统带来了极大的经济效益和社会效益。
电信通信系统容量大，一般为几千安甚至上万安培的电流，而且机房无人值守。
这种大容量电源一般由几十个千瓦级别的开关电源模块并联才能满足要求，而且每个电源模块必须向控制系统提供电压、电流、温度、工作状态（运行、故障、均流）等方面的信息。
不但如此，每个电源模块还必须能够接收控制系统的遥控指令，这就是所说的智能化高可靠性开关电源模块，这些电源模块还必须具有高功率因数。
三、器件原材料问题：目前，市场上常用的电源控制IC集成电路有很多，品种也不上，但IC的集成度不算高，器件的技术参数分散性比较大，同一个工厂生产的IC它的技术参数相差5%至10%。
能否将有源功率调整、脉宽调制、各种保护、监测、控制集于一体，将振荡变压器、二次整流滤波集于一体；能否将铁氧体磁心变压器实现纳米化平面变压器等等。
开关电源PCB设计要点及实例分析
开关电源PCB设计要点及实例分析开关电源PCB设计要点及实例分析开关电源PCB设计要点及实例分析为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC/DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。
由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB设计就变得非常重要。
开关电源PCB设计与数字电路PCB设计完全不一样。
在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。
用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。
所以,设计人员需要对开关电源PCB设计基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。
1 开关电源PCB设计基本要点1.1 电容高频滤波特性图1是电容器基本结构和高频等效模型。
图1 电容器结构和寄生等效串联电阻和电感电容的基本公式是C=Εrε0 （1）式（1）显示，减小电容器极板之间的距离（D）和增加极板的截面积（A）将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）二个寄生参数。
图2是电容器在不同工作频率下的阻抗（ZC）。
图2 电容阻抗（ZC）曲线一个电容器的谐振频率（F0）可以从它自身电容量（C）和等效串联电感量（LESL）得到，即F0= （2）当一个电容器工作频率在F0以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即ZC= （3）当电容器工作频率在F0以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即ZC=J2πfLESL（4）当电容器工作频率接近F0时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻（RESR）。
电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。
由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。
钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。
瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。
电流控制模式单片开关电源的设计浅析
电流控制模式单片开关电源的设计浅析摘要：伴随现代社会经济持续的进步发展，我国现阶段已经逐渐成为世界领域范围各种产品重要的一个消费国。
国内经济发展进程当中，信息产业得以迅猛化发展，为我国整个电源产业实现蓬勃发展而提供较强推力支持。
集成电路对电流方面需求量随之增加，标准化、模块化、薄型化等电路的拓扑结构专项体系得以被构建起来，促使电源负载总体输出能力明显得到有效提升。
依托电流控制这种模式之下，积极落实单片的开关电源综合系统方面设计工作，能够为我国的电源技术及其生产技术等科学优化、改进等提供必要的一定技术支持。
鉴于此，本文主要探讨电流控制模式之下单片开关电源的总体设计，旨在为业内相关人士提供参考。
关键词：电流控制；模式；单片；开关电源；设计前言：电源属于电子工业整个行业领域当中重要的一类基础产品。
可以说，开关电源和稳压电源相互间的联系比较紧密。
开关电源总体发展趋势主要是为满足于市场对当前电源性能持续提高方面要求，当前DC-DC模块类型电源已经开始向着更宽的输入范围、优良动态特性、低噪音、低压的大电流、高功率及高密度、高效率等方向快速发展着，标准化、模块化、薄型化、积木组合方式下的电路拓扑类型结构应用的更为广泛。
新型转换和封装技术之下，电源总体功率密度已超过188W/in³,效率达到90%以上。
集成电路实际所需的电流在持续增加，电源对负载输出总体能力提出更高要求。
因而，对电流控制模式之下单片开关电源的总体设计开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。
1、简述开关电源开关电源通常被称之为是高效节能类型的电源,代表稳压电源一个重要发展方向,当前已成为我国稳压电源当中一种主流产品。
在一定程度上，开关电源依照着不同类型能够予以分类：结合实现功能情况下，通常可被划分成AC-DC及DC-DC这两类。
针对DC-DC变换装置，当前已经基本实现了总体的模块化，设计技术和生产工艺相对都比较标准、成熟，得到了广大用户普遍认可，但是，针对AC-DC总体模块化方面，因它自身所具备特性，致使它实现模块化整个进程当中，往往会遇到复杂性的技术工艺相关制造问题；针对控制模式上，以电流模式及电压模式为主。
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开关电源设计重难点问答剖析
如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数？
很多未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理，比如担心开关电源的EMI问题、PCB layout问题、元器件的参数和类型选择问题等。
其实只要了解了，使用开关电源设计还是非常方便的。
一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分，有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去，这样使用就更简单了，也简化了PCB设计，但是设计的灵活性就减少了一些。
开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统，所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。
因此这部分的设计在于保证精确的采样电路，还有来控制反馈深度，因为如果反馈环响应过慢的话，对瞬态响应能力是会有很大影响。
输出部分设计包含了输出电容，输出电感以及MOSFET等等，这些器件的选择基本上就是要满足性能和成本的平衡，比如高的开关频率就可以使用小的电感值（意味着小的封装和便宜的成本），但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗，从而效率降低。
低的开关频率带来的结果则是相反的。
对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的，小的ESR可以减小输出纹波，但是电容成本会增加，好的电容会贵嘛。
开关电源控制器驱动能力也要注意，过多的MOSFET是不能被良好驱动的。
一般来说，开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。
如何调试开关电源电路？
（1）电源电路的输出通过低阻值大功率电阻接到板内，这样在不焊电阻的情况下可以先做到电源电路的先调试，避开后面电路的影响。
（2）一般来说开关控制器是闭环系统，如果输出恶化的情况超过了闭环可以控制的范围，开关电源就会工作不正常，所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。
特别是如果采。